STM32笔记-AD模数转换

一、ADC介绍

二、ADC主要特征

三、ADC框图

1. 外部触发转换

2. 转换模式

3. 输入通道

4. 逻辑框图

四、校准

五、数据对齐

六、AD转换步骤

七、AD_Init(单通道AD转换)初始化函数配置

一、ADC介绍

1. 12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。

2. ADC的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生的。

void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2)
/*RCC_PCLK2: defines the ADC clock divider. This clock is derived from the APB2 clock (PCLK2).*/
//eg:
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz

但是需要注意的是，如下图，ADCCLK最大14MHz。

二、ADC主要特征

        1. ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁
        2. 12位逐次逼近型ADC，1us转换时间
        3. 输入电压范围：0~3.3V，转换结果范围：0~4095
        4. 18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源
        5. 规则组和注入组两个转换单元
        6. 模拟看门狗自动监测输入电压范围

三、ADC框图

1. 外部触发转换 2. 转换模式

单次转换模式下，ADC只执行一次转换。该模式既可通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位(只适用于规则通道)启动也可通过外部触发启动(适用于规则通道或注入通道)，这时CONT位为0。一旦选择通道的转换完成。

在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的ADON位启动，此时CONT位是1。

总的来说就是：单次模式、连续模式：ADC单通道要求进行一次ADC转换时配置为单次模式使能，这样ADC的这个通道转换一次后就停止转换。要求进行连续ADC转换时配置为连续模式使能，这样ADC的这个通道转换一次后接着进行下一次。扫描模式：对应多个ADC通道的情况，每个通道依次进行转换。

3. 输入通道

通道	ADC1	ADC2	ADC3
通道0	PA0	PA0	PA0
通道1	PA1	PA1	PA1
通道2	PA2	PA2	PA2
通道3	PA3	PA3	PA3
通道4	PA4	PA4	PF6
通道5	PA5	PA5	PF7
通道6	PA6	PA6	PF8
通道7	PA7	PA7	PF9
通道8	PB0	PB0	PF10
通道9	PB1	PB1
通道10	PC0	PC0	PC0
通道11	PC1	PC1	PC1
通道12	PC2	PC2	PC2
通道13	PC3	PC3	PC3
通道14	PC4	PC4
通道15	PC5	PC5
通道16	温度传感器
通道17	内部参考电压

4. 逻辑框图

规则组最多转换16通道，注入组最多转换4通道，但是规则通道为“一次可以点16个菜，但是一次只能上一个菜”，因为规则通道的数据寄存器仅仅为16位，而注入通道为“一次可以点4个菜，但一次可以最多上4个菜”。

四、校准

ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。在校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差。特别需要注意：建议在每次上电后执行一次校准。简单说，这就是个固定流程，stm32要求这么处理：

示例代码如下：

    ADC_ResetCalibration(ADC1);				//固定流程，内部有电路会自动执行校准
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

五、数据对齐

左对齐与右对齐

六、AD转换步骤

采样、保持、量化、编码

ADC总转换时间：TCONV = 采样时间+ 12.5个周期

例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5周期 TCONV = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 1μs

为什么需要保持？

因为AD转换中量化、编码需要一定的转换时间，在这个时间内输入电压如果还在不断变化，那么就无法定位电压，所以往往在量化编码前引入采样开关，比如通过加入一个小的电容来存储电压。

七、AD_Init(单通道AD转换)初始化函数配置

1.使能外设时钟：开启ADC1的时钟、开启GPIO的时钟

2.设置ADC的时钟，选择时钟分频

    /*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*设置ADC时钟*/
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

3.规则组通道配置

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

4.GPIO初始化、ADC初始化配置：

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/*ADC初始化*/
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;						//定义结构体变量
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//模式，选择独立模式，即单独使用ADC1
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//数据对齐，选择右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//外部触发，使用软件触发，不需要外部触发
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//连续转换，失能，每转换一次规则组序列后停止
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//扫描模式，失能，只转换规则组的序列1这一个位置
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//通道数，为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数，在非扫描模式下，只能是1
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1

5.ADC使能

6.ADC校准

    /*ADC使能*/
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1，ADC开始运行
	
	/*ADC校准*/
	//先将ADC1校准功能恢复到默认值，然后再初始化ADC1。
	ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程，内部有电路会自动执行校准
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

AD多通道转换只需修改通道配置即可：

EOC:转换结束位，该位由硬件在规则或者注入通道组转换结束时置1，由软件清除或者读取数据寄存器后自动清除，那么等待EOC标志位置1即等待AD转换完成。

/**
  * 函    数：获取AD转换的值
  * 参    数：ADC_Channel 指定AD转换的通道，范围：ADC_Channel_x，其中x可以是0/1/2/3
  * 返 回 值：AD转换的值，范围：0~4095
  */
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//在每次转换前，根据函数形参灵活更改规则组的通道1
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次
	while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位，即等待AD转换结束
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器，得到AD转换的结果
}